CN114892059A - 一种铁-锆基合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了合金冶炼技术领域的一种铁‑锆基合金材料及其制备方法，该合金材料由平均粒径不大于10μm的以下质量百分比的原料制备而成：W22‑29％、Co13‑20％、Se3‑7％，余量为Fe+Zr，其中Fe/Zr比例为1.2～1.8，上述各组分的纯度≥99.9％，质量百分比之和为100％。该合金材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀的优良性能，以及非常好的物理机械性能，非常适合于工业生产领域制作密封件、轴承件和滑动件等部件。
Description
技术领域
本发明涉及合金冶炼技术领域，具体为一种铁-锆基合金材料及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，现代工业生产领域对金属材料提出了越来越高的要求，并且由于受到高分子材料和陶瓷材料的冲击，金属材料受到了前所未有的挑战，迫切需要提高已有材料的质量和开拓金属材料新功能。
合金材料是一种非常重要的金属材料，在工业生产各个领域都发挥了极其重要的作用，如何更好地提高其性能，或者开发新型合金材料，将是工业生产领域当前和未来重点关注的问题。但是现有技术中制备的铁-锆基合金的强度较低，耐磨损强度不高，达不到人们日益提升的品质要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁-锆基合金材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铁-锆基合金材料，由平均粒径不大于10μm的以下质量百分比的原料制备而成：W22～29％、Co13～20％、Se3～7％，余量为Fe+Zr，其中Fe/Zr比例为1.2～1.8，上述各组分的纯度≥99.9％，质量百分比之和为100％。
优选的，该合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W25％、Co16％、Se4％、Zr22％，余量为Fe。
优选的，该合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W27％、Co15％、Se5％、Zr23％，余量为Fe。
优选的，该合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W28％、Co18％、Se7％、Zr18％，余量为Fe。
优选的，该合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W23％、Co14％、Se3％、Zr25％，余量为Fe。
一种铁-锆基合金材料的制备方法，包括下列步骤：
步骤一、按照质量百分比分别称取平均粒径不大于10μm的原料，各组分的纯度≥99.9％，质量百分比之和为100％；
步骤二、利用混粉机将步骤一称取的各组分混合均匀；
步骤三、将经过步骤二混合处理的混合料填入成型磨具中，利用粉末压样机压制成型得到基料；
步骤四、将步骤三得到的基料采用真空热压烧结方式进行烧结，烧结温度为1380-1460℃，即得铁-锆基合金材料。
优选的，步骤三中所述粉末压样机的压制压力控制在25-30MPa。
优选的，步骤四中所述真空条件的真空压力为5.5×10-5～1.0×10-4Pa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种铁-锆基合金材料，通过铁固溶进入钨，形成固溶相，锆的加入显著提高了合金的强度，降低了合金对腐蚀的敏感性，钴显著提升了合金的物理机械性能，硒与金属反应使合金具有耐磨、减磨性能。烧结后得到的材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀的优良性能，以及非常好的物理机械性能，非常适合于制作密封件、轴承件和滑动件等部件。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
称取的合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W25％、Co16％、Se4％、Zr22％，余量为Fe；利用混粉机将称取的各组分混合均匀，将经过混合处理的混合料填入成型磨具中，利用粉末压样机压制成型得到基料，其中，所述粉末压样机的压制压力控制在25MPa；得到的基料采用真空热压烧结方式进行烧结，其中，所述真空条件的真空压力为5.5×10-5～1.0×10-4Pa，烧结温度为1380℃，即得铁-锆基合金材料。
实施例2
称取的合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W27％、Co15％、Se5％、Zr23％，余量为Fe；利用混粉机将称取的各组分混合均匀，将经过混合处理的混合料填入成型磨具中，利用粉末压样机压制成型得到基料，其中，所述粉末压样机的压制压力控制在28MPa；得到的基料采用真空热压烧结方式进行烧结，其中，所述真空条件的真空压力为5.5×10-5～1.0×10-4Pa，烧结温度为1400℃，即得铁-锆基合金材料。
实施例3
称取的合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W28％、Co18％、Se7％、Zr18％，余量为Fe；利用混粉机将称取的各组分混合均匀，将经过混合处理的混合料填入成型磨具中，利用粉末压样机压制成型得到基料，其中，所述粉末压样机的压制压力控制在28MPa；得到的基料采用真空热压烧结方式进行烧结，其中，所述真空条件的真空压力为5.5×10-5～1.0×10-4Pa，烧结温度为1420℃，即得铁-锆基合金材料。
实施例4
称取的合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W23％、Co14％、Se3％、Zr25％，余量为Fe；利用混粉机将称取的各组分混合均匀，将经过混合处理的混合料填入成型磨具中，利用粉末压样机压制成型得到基料，其中，所述粉末压样机的压制压力控制在30MPa；得到的基料采用真空热压烧结方式进行烧结，其中，所述真空条件的真空压力为5.5×10-5～1.0×10-4Pa，烧结温度为1460℃，即得铁-锆基合金材料。
将上述四组实施例1-4进行检测，使用ws-sdt-2000金属线膨胀系数测量仪进行膨胀系数的测量，铁锆合金的室温拉伸测试在Instron5948力学性能测试***上进行，将该铁锆合金板材做成拉伸试样，其标具尺寸为：长×宽×厚＝6×3×0.5mm3，过渡圆半径为3mm，全长为25mm，拉伸应变速率为：1.5×10-3s-1，测试过程中利用视频引伸计测试样品标具的长度变化。
经检测，本发明的一种铁-锆基合金材料的物理机械性能、摩擦磨损性能分别如表1、表2所示。
表1一种铁-锆基合金材料的物理机械性能
表2一种铁-锆基合金材料的摩擦磨损性能
| 温度℃ | 摩擦系数 | 磨损率×10<sup>-14</sup>，m<sup>3</sup>/(N·m) | 延伸率％ |
| 20 | 0.33～0.46 | 1.78～3.97 | 13.6 |
| 400 | 0.23～0.35 | 0.45～2.93 | 14.2 |
| 600 | 0.16～0.31 | 0.35～2.22 | 14.8 |
本发明的一种铁-锆基合金材料，选用硬度大、密度高、可塑性强、热膨胀系数小的W，耐高温、抗腐蚀、机械性能优良的Co，可改善材料耐磨性能的Se，耐腐蚀、可塑性好、烧结性能好的Zr，以及延展性好、适合粉末冶金和制作合金材料的Fe一起进行真空热压烧结，上述各组分的平均粒径不大于10μm。在烧结过程中，铁固溶进入钨，形成固溶相，锆的加入显著提高了合金的强度，降低了合金对腐蚀的敏感性，钴显著提升了合金的物理机械性能，硒与金属反应使合金具有耐磨、减磨性能。烧结后得到的材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀的优良性能，以及非常好的物理机械性能，非常适合于制作密封件、轴承件和滑动件等部件。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种铁-锆基合金材料，由平均粒径不大于10μm的以下质量百分比的原料制备而成：W22～29％、Co13～20％、Se3～7％，余量为Fe+Zr，其中Fe/Zr比例为1.2～1.8，上述各组分的纯度≥99.9％，质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种铁-锆基合金材料，其特征在于：该合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W25％、Co16％、Se4％、Zr22％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种铁-锆基合金材料，其特征在于：该合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W27％、Co15％、Se5％、Zr23％，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种铁-锆基合金材料，其特征在于：该合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W28％、Co18％、Se7％、Zr18％，余量为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种铁-锆基合金材料，其特征在于：该合金材料由以下质量百分比的原料制备而成：W23％、Co14％、Se3％、Zr25％，余量为Fe。
6.一种如权利要求1所述的铁-锆基合金材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一、按照质量百分比分别称取平均粒径不大于10μm的原料，各组分的纯度≥99.9％，质量百分比之和为100％；
步骤二、利用混粉机将步骤一称取的各组分混合均匀；
步骤三、将经过步骤二混合处理的混合料填入成型磨具中，利用粉末压样机压制成型得到基料；
步骤四、将步骤三得到的基料采用真空热压烧结方式进行烧结，烧结温度为1380-1460℃，即得铁-锆基合金材料。
7.根据权利要求6所述的铁-锆基合金材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述粉末压样机的压制压力控制在25-30MPa。
8.根据权利要求6所述的铁-锆基合金材料的制备方法，其特征在于：步骤四中所述真空条件的真空压力为5.5×10-5～1.0×10-4Pa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220812 |
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